JPH0554731A - 多芯セラミツクス超電導線材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、優れた超電導特性を発揮できる多芯
セラミックス超電導線材およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】金属マトリクスと、金属マトリクス内に、その
断面において、その長い方の幅方向が断面中心に向くよ
うに放射状に配置された複数の断面偏平な単層または複
数層のセラミックス超電導体層とを具備することを特徴
とする。金属部材の貫通孔内にセラミックス超電導体の
原料物質を充填して複合ビレットを得て、複合ビレット
に縮径加工を施して断面が偏平もしくは扇形である複合
線材を作製し、複合線材を集合させて複合線材集合体を
形成し、複合線材集合体に金属材料を被覆して金属被覆
複合線材集合体を作製し、金属被覆複合線材集合体に所
定の加熱処理を施して原料物質をセラミックス超電導体
にすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導特性に優れた多芯
セラミックス超電導線材、およびそのような多芯セラミ
ックス超電導線材を効率よく得ることができる製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素温度
を超えるＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｙ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系等のセラミッ
クス超電導体が見出され、種々の分野において応用研究
が進められている。

【０００３】これらのセラミックス超電導体は脆いた
め、これらを所定形状のセラミックス超電導線材に加工
するには、例えば、金属製パイプ内にセラミックス超電
導体となし得る原料物質を充填して複合ビレットとな
し、次いでこの複合ビレットを所望形状に縮径加工する
方法が用いられている。そして縮径加工後、所定の加熱
処理が施されることにより、前記原料物質が反応してセ
ラミックス超電導体となり単芯のセラミックス超電導線
材に製造される。

【０００４】また、多芯セラミックス超電導線材の製造
は、前記のセラミックス超電導線材の多数本を更に金属
製パイプ内に配置し、これを所望形状に縮径加工したの
ち、所定の加熱処理を施すか、または金属製ビレットに
複数個の貫通孔をあけ、この貫通孔内に前記の原料物質
を充填して複合ビレットとなし、この複合ビレットを所
望形状に縮径加工したのち、所定の加熱処理を施すこと
により行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして製造された多芯セラミックス超電導線材は、図
１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、金属マトリクス１０
中に断面が円形のセラミックス超電導体層１１が分散し
て複合されたもの、または断面が偏平な矩形状のセラミ
ックス超電導体層１２が一定方向に配列して複合された
ものである。

【０００６】しかし、前者は個々のセラミックス超電導
体層１１の充填密度が低く、超電導体のＣ軸配向性も低
いため、高い超電導特性のものが得られない。また、後
者は個々の偏平な矩形状のセラミックス超電導体層１２
が一定方向にのみ配列されているため、この個々のセラ
ミックス超電導体層１２が熱伝導のバリアとなり、厚み
方向への熱伝導が妨げられる。その結果、多芯セラミッ
クス超電導線材全体としての冷却能力が低下して、高い
超電導特性のものが得られない。

【０００７】また、単芯セラミックス超電導線材を多数
本金属製パイプ内に配置する方法では、単芯セラミック
ス超電導線材を金属製パイプ内に整列させて配置させる
ことが難しく、得られる多芯セラミックス超電導線材内
で個々のセラミックス超電導体層同士がクロスする部分
が必然的に生じてしまう。そして、この部分が異常に変
形するために、高い超電導特性のものが得られない。

【０００８】また、金属製ビレットに複数の貫通孔を開
ける方法は、特に孔の数が多くなると、孔あけ作業に多
大の労力を要するので好ましくない。

【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、優れた超電導特性を発揮できる多芯セラミックス
超電導線材を提供することを目的とする。さらに、本発
明は、上記の如き優れた超電導特性を発揮できる多芯セ
ラミックス超電導線材を効率よく得ることができる多芯
セラミックス超電導線材の製造方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の請求
項１の発明は、金属マトリクスと、前記金属マトリクス
内に、複数の偏平なセラミックス超電導体層が金属マト
リックス断面内で、その長い方の幅方向が、断面中心に
向くように放射状に単層或いは複数層配置されてなるこ
とを特徴とする多芯セラミックス超電導線材を提供す
る。

【００１１】また、本発明の請求項４の発明は、貫通孔
を有する金属部材の貫通孔内にセラミックス超電導体の
原料物質を充填して複合ビレットを作製する工程、複合
ビレットに縮径加工を施して断面が偏平もしくは扇形で
ある複合線材を作製する工程、複合線材を集合させて複
合線材集合体を形成する工程、前記複合線材集合体に金
属材料を被覆して金属被覆複合線材集合体を作製する工
程、並びに前記金属被覆複合線材集合体に所定の加熱処
理を施して原料物質をセラミックス超電導体にする工程
を有する多芯セラミックス超電導線材の製造方法を提供
する。

【００１２】以下、本発明の請求項１の発明にかかる多
芯セラミックス超電導線材を図面を参照して説明する。

【００１３】図１（Ａ）に示すように、本発明の多芯セ
ラミックス超電導線材は、金属マトリクス２０内に断面
が偏平形状のセラミックス超電導体層２１の所望数が長
い方の幅方向が断面中心に向くように放射状にして単層
配置されて複合化されたもの、また、図１（Ｂ）に示し
た多芯セラミックス超電導線材は、断面が偏平な扇形で
あるセラミックス超電導体層２２の所望数を有するもの
である。このような構成により、多芯セラミックス超電
導線材の断面においてセラミックス超電導体層の面積を
大きくすることができ、より大電流を通電させることが
できる。また、図１（Ｃ）に示すように、断面が矩形で
ある金属マトリクス２３を用いてもよく、図１（Ｄ）お
よび（Ｅ）に示すように、中央部に冷媒を通流できる孔
２４を有する金属マトリクス２５を用いてもよい。さら
に、図１（Ｆ）に示すように、放射状に配置された偏平
形状のセラミックス超電導体層群２６を同軸状に複数段
形成してもよい。

【００１４】本発明において、金属マトリクスの材料と
しては、銅、銅合金、銀、銀合金、その他の熱および電
気伝導性に優れた金属等を用いることができる。特に好
ましくは、酸素透過性に優れた銀、銀合金である。

【００１５】セラミックス超電導体としては、Ｂｉ系、
Ｙ系、Ｔｌ系等のものを用いることができる。また、そ
の原料物質としては、通常の原料粉末に加えて、セラミ
ックス超電導体になる前の中間体、例えばセラミックス
超電導体の構成元素を含む酸化物、炭酸塩等の一次原料
粉を所望組成となるように配合し、混合して仮焼成して
なる仮焼体、セラミックス超電導体の構成元素を含む化
合物の溶液を所望組成となるように混合して得られる共
沈混合物、酸素欠損型複合酸化物、またはセラミックス
超電導体の構成元素の合金等を用いることができる。

【００１６】個々のセラミックス超電導体層の断面形状
は、矩形、扇形、細長い楕円形等任意の形状でよい。た
だし、この断面形状は、偏平形状であることが好まし
い。これは、セラミックス超電導体の結晶のＣ軸配向性
が向上するからである。

【００１７】多芯セラミックス超電導線材の断面形状
は、円形に限るものではなく、四角形、楕円形等任意の
形状のもの、更には中心に冷媒を流す空孔を設けたもの
に適用できる。

【００１８】本発明者らは、セラミックス超電導体の結
晶のＣ軸配向性は、セラミックス超電導体層の断面形状
が偏平であるほど向上することを見出だし本発明をする
に至った。

【００１９】本発明の多芯セラミックス超電導線材にお
いて、偏平形状の個々のセラミックス超電導体層により
セラミックス超電導体の結晶のＣ軸配向性が向上する理
由は、原料物質をセラミックス超電導体となすための加
熱処理の際に、金属マトリクスの金属の結晶がセラミッ
クス超電導体の結晶をＣ軸に配向させる作用を及ぼすの
で、個々のセラミックス超電導体層と金属マトリクスと
の接触面積を大きくすることにより、その作用がより強
くなると考えられるからである。

【００２０】個々のセラミックス超電導体層の偏平の程
度を示す偏平度Ｌ² ／Ｓは、Ｃ軸配向性の点で１８以上
の場合であることが好ましい。これは、偏平度が１８未
満であると高い超電導特性を有するに充分なＣ軸配向性
が得られないからである。ここで、Ｌ（mm）は断面にお
いて個々のセラミックス超電導体層と金属マトリクスと
の接触長さを示し、Ｓ（mm² ）は個々のセラミックス超
電導体層の断面積を示す。

【００２１】また、本発明の多芯セラミックス超電導線
材において、偏平形状の個々のセラミックス超電導体層
をその長い方の幅方向が断面中心に向くように放射状に
配置することにより、熱伝導性が向上する。特に、複数
の扇形の断面を有するセラミックス超電導体層が金属マ
トリックス断面内でその厚さの厚い方を外側に向けて放
射状に配置されていることにより熱伝導性が向上する。

【００２２】通常、セラミックス超電導体は熱伝導性が
悪く、例えば図１１（Ｂ）のような配置であると幅方向
への熱伝導性は良好であるが、厚み方向への熱伝導性は
悪くなる。このため、セラミックス超電導線材全体を冷
却する能力が低下してしまう。したがって、本発明のよ
うに個々のセラミックス超電導体層をその長い方の幅方
向が断面中心に向くように放射状に配置することによ
り、個々のセラミックス超電導体層相互のの妨害なしに
熱が速やかに伝導する。

【００２３】次に、本発明の請求項４の発明にかかる多
芯セラミックス超電導線材の製造方法を説明する。

【００２４】まず、図２（Ａ）に示すように、金属製パ
イプ３０内にセラミックス超電導体となしうる原料物質
３１を充填して複合ビレット３２を作製する。次いで、
図２（Ｂ）に示すように、この複合ビレット３２に縮径
加工を施して断面が扇形である複合線材３３を形成す
る。次いで、図２（Ｃ）に示すように、複数の複合線材
３３をその円弧部３３ａが外側となるようにして配置し
て複合線材集合体３４を構成し、次いで、図２（Ｄ）に
示すように、複合線材集合体３４を被覆用金属製パイプ
３５内に配置して金属被覆複合線材集合体３６を構成す
る。次いで、前記金属被覆複合線材集合体３６または金
属被覆複合線材集合体３６に縮径加工を施して得た図２
（Ｅ）に示すような集合線材３７に、所定の加熱処理を
施してそれぞれ図２（Ｆ）および（Ｇ）に示すように、
その長手方向が放射状に配置された個々のセラミックス
超電導体層３８を有する多芯セラミックス超電導線材３
が得られる。

【００２５】また、上記の複合ビレットに縮径加工を施
し、図３（Ａ）に示すような断面が略台形状の複合線材
４０を作製し、図３（Ｂ）に示すように、複数の複合線
材４０をその円弧部が外側となるようにして金属製パイ
プ４１上に配置して複合線材集合体４２を構成し、これ
を被覆用金属製パイプ４３内に配置して金属被覆複合線
材集合体４４を構成する。これに所定の加熱処理を施す
ことにより、その長手方向が放射状に多数配置されたセ
ラミックス超電導体層４５を有し、冷媒を通流する孔部
４６を有する多芯セラミックス超電導線材４が得られ
る。

【００２６】上記のように製造する際、断面が扇形であ
る複合線材に所定の加熱処理を施して原料物質をセラミ
ックス超電導体に反応させた後に集合体を形成して加熱
処理時間を短縮することもできるが、この方法によると
セラミックス超電導体層に割れが入り易くなるので、こ
の場合には後工程において取扱いに充分注意する必要が
ある。

【００２７】上記の製造方法において、複合線材集合体
は被覆用金属製パイプ内に配置されることにより、集合
線材が固定されるだけでなく、加工性も改善される。複
合線材集合体を被覆用金属製パイプ内に配置する他に、
複合線材集合体を金属テープで巻き締める方法、複合線
材集合体の表面に金属材料を蒸着して被覆する方法等の
方法を用いてもよい。

【００２８】また、原料物質を、金属製パイプ内に充填
する方法としては、粉状の原料物質をそのまま充填して
もよいし、あるいは粉状の原料物質をＣＩＰ（Cold Iso
static Pressing ）処理等の方法により所定形状に圧粉
成形したものや、圧粉成形体を加熱焼結したものを充填
してもよい。

【００２９】本発明の製造方法において、金属製パイプ
に原料物質を充填した複合ビレットを縮径加工する方法
としては、ＨＩＰ処理、押出加工、圧延加工、引抜き加
工、スウェージング等の通常の加工方法を適用すること
ができる。

【００３０】複合ビレットを断面が扇形の複合線材に縮
径加工する方法としては、例えば押出加工を行った後図
４（Ａ）に示すような軸を傾斜させた圧延ロール５０
や、図４（Ｂ）に示すような断面が扇状の孔部５１を有
する金型５２でプレスして仕上げる方法、あるいはコン
フォーム押出加工等の方法によってそのまま得ることも
できる。

【００３１】セラミックス超電導体となしうる原料物質
をセラミックス超電導体に反応させるための加熱処理の
条件は、酸素含有雰囲気中でＹ系セラミックス超電導体
の場合、加熱温度９５０〜１０００℃程度、Ｂｉ系セラ
ミックス超電導体の場合は８５０〜１０００℃程度であ
る。

【００３２】また、本発明の多芯セラミックス超電導線
材の製造方法においては、図５（Ａ）に示すような複数
の貫通孔６０を一列に形成した金属製板状体６１を用い
ることにより、複数段の個々のセラミックス超電導体層
を有する多芯セラミックス超電導線材を作製することが
できる。

【００３３】このような多芯セラミックス超電導線材の
製造方法は、まず、図５（Ａ）に示す金属製板状体６１
の貫通孔６０内にセラミックス超電導体となしうる原料
物質６２を充填して図５（Ｂ）に示すような複合ビレッ
ト６３を作製する。次いで、図５（Ｃ）に示すように、
この複合ビレット６３に縮径加工を施して断面が扇形で
ある複合線材６４を形成する。次いで、図５（Ｄ）に示
すように、複合線材６４の複数個をその円弧部６４ａが
外側となるようにして配置して複合線材集合体６５を構
成し、次いで、図５（Ｅ）に示すように、複合線材集合
体６５を被覆用金属製パイプ６６内に配置して金属被覆
複合線材集合体６７を構成する。次いで、金属被覆複合
線材集合体６７または金属被覆複合線材集合体６７に縮
径加工を施し得た図５（Ｆ）に示すような集合線材６８
に、所定の加熱処理を施してそれぞれ図５（Ｇ）および
Ｈに示すように、その長手方向が放射状に複数段に配置
された個々のセラミックス超電導体層６９を有する多芯
セラミックス超電導線材６が得られる。

【００３４】また、上記の複合ビレットに縮径加工を施
し、図６（Ａ）に示すような断面が略台形状であり、複
数の貫通孔７０を有する複合線材７１を作製し、図６
（Ｂ）に示すように、複数の複合線材７１をその円弧部
が外側となるようにして金属製パイプ７２上に配置して
複合線材集合体７３を構成し、これを被覆用金属製パイ
プ７４内に配置して金属被覆複合線材集合体７５を構成
する。これに所定の加熱処理を施すことにより、その長
手方向が放射状に配置された複数段の個々のセラミック
ス超電導体層７６を有し、冷媒を通流する孔部７７を有
する多芯セラミックス超電導線材７が得られる。

【００３５】複合ビレットを作製する場合、図７（Ａ）
に示すような複数の溝８０を有する金属製板状体８１の
溝８０内に原料物質８２を充填し、図７（Ｂ）に示すよ
うに、この上に金属製蓋８３を被せてもよい。このよう
な方法によれば、充填作業が容易となり、しかも原料物
質を均一に高密度に充填することができる。また、溝付
金属製板状体８１を走行させながら原料物質８２を連続
的に充填することにより長尺の複合ビレットを効率よく
製造することができる。

【００３６】また、図８（Ａ）に示すような複数の貫通
孔９０を複数列に形成した金属製板状体９１を用いて、
図８（Ｂ）に示すような複数列の原料物質層を有する断
面が扇形である複合線材９２を形成してもよい。このよ
うな金属製板状体９１を用いることにより、縮径加工数
を減少させることができ、効率よく製造することができ
る。

【００３７】さらに、図９（Ａ）に示すような複数の貫
通孔１００が不規則に形成された金属製板状体１０１を
用いてもよい。このような金属製板状体１０１を用いる
ことにより、図９（Ｂ）に示すように、断面が扇形であ
る複合線材１０２を形成した場合に個々のセラミックス
超電導体層の密度を高くすることができる。

【００３８】また、本発明の多芯セラミックス超電導線
材の製造方法においては、図１０（Ａ）に示すように、
金属マトリクスとなる金属棒状体１１０に断面が偏平な
矩形である複数の貫通孔１１１をその長手方向が放射状
になるようにして形成し、次いで、図１０（Ｂ）に示す
ように、その貫通孔１１１内に原料物質１１２を充填し
て複合ビレット１１３を作製し、図１０（Ｃ）に示すよ
うに、この複合ビレット１１３に縮径加工を施して複合
線材１１４を形成し、これに所定の加熱処理を施して多
芯セラミックス超電導線材を製造してもよい。

【００３９】

【実施例】

実施例１ Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＳｒＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 、ＣｕＯ等の粉末
をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが原子比で２：２：１：２に
なるように配合し混合した後、得られた混合粉を大気中
で８２０℃×５０時間仮焼成し、これを粉砕して平均粒
径５μｍの仮焼成粉を作製した。

【００４０】次に、この仮焼成粉を圧粉成形後ＣＩＰ
（Cold Isostatic Pressing ）処理して、１５mmφの棒
材となし、次いでこの棒材を外径２５mmφ、内径１５mm
φのＡｇ製パイプ内に充填して複合ビレットを作製し
た。次いで、この複合ビレットを押出加工して、一方の
円弧部が０．２mm、他方の円弧部が１mm、幅５mmの断面
が扇形である複合線材を得た。これを図４（Ｂ）に示す
金型を用いてプレスして仕上げた。

【００４１】次いで、得られた複合線材の所望数を、大
きい円弧部側が外側になるようにして配置して複合線材
集合体を形成し、この複合線材集合体の周囲に厚さ０．
２mmのＡｇテープを巻き付けてＡｇ被覆複合線材集合体
を形成した。

【００４２】その後、得られたＡｇ被覆複合線材集合体
に酸素気流中で、８５０℃×５０時間の加熱処理を施し
て図２（Ｆ）に示す断面形状を有する多芯セラミックス
超電導線材を製造した。

【００４３】実施例２ 実施例１で作製した仮焼成粉を圧粉成形後ＣＩＰ処理し
て、１５mmφの棒材となし、次いでこの棒材を外径２５
mmφ、内径１５mmφのＡｇ製パイプ内に充填して複合ビ
レットを作製した。次いで、この複合ビレットにスウェ
ージング加工後、押出加工を行い、この線材を図４
（Ｂ）に示す金型を用いてプレスして、一方の円弧部が
１mm、他方の円弧部が２mm、幅５mmの断面が扇形の複合
線材を得た。

【００４４】次いで、得られた複合線材を所望数を、外
径１０mmφ、内径６mmφのＡｇ製パイプ上に大きい円弧
部側が外側になるようにして配置して複合線材集合体を
形成し、この複合線材集合体に厚さ０．２mmのＡｇテー
プを巻き付けてＡｇ被覆複合線材集合体を形成した。

【００４５】その後、得られたＡｇ被覆複合線材集合体
に酸素気流中で、８５０℃×５０時間の加熱処理を施し
て図３（Ｃ）に示す断面形状を有する多芯セラミックス
超電導線材を製造した。

【００４６】実施例３ 実施例１で作製した複合線材集合体の外側に肉厚２mmの
Ａｇ製パイプを被せて金属被覆複合線材集合体を形成
し、次いで、この金属被覆複合線材集合体にスウェージ
ング加工を施して外径８mmφの集合線材となし、次い
で、この集合線材に酸素気流中で８５０℃×５０時間の
加熱処理を施して図２（Ｇ）に示す断面形状を有する多
芯セラミックス超電導線材を製造した。

【００４７】実施例４ Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 、ＣｕＯ
の粉末をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが原子比で１．
６：０．４：２：２：３になるように配合し混合した
後、得られた混合粉を大気中で７５０℃×５０時間仮焼
成し、これを粉砕して得られた平均粒径５μｍの仮焼成
粉を用いること以外は実施例２と同様にして図３（Ｃ）
に示す断面形状を有する多芯セラミックス超電導線材を
製造した。

【００４８】比較例１ 実施例１で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ処
理して２０mmφの棒材とした。これを外径２０mmφの７
つの貫通孔が等間隔に形成された外径１００mmφのＡｇ
製棒材の前記貫通孔に、前記棒材をそれぞれ挿入して複
合ビレットを形成した。この複合ビレットに実施例１と
同様にしてスウェージング加工および加熱処理を施して
図１１（Ａ）に示す断面形状を有する外径１０mmの多芯
セラミックス超電導線材を製造した。

【００４９】比較例２ 実施例２で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ処
理して１２mmφの棒材となし、この棒材を、外径２０m
m、内径１２mmのＡｇ製パイプ内に充填し、次いで、こ
れにスウェージング加工および圧延加工を施して幅５m
m、厚さ０．２mmの断面が矩形のテープ状線材を形成し
た。

【００５０】次に、このテープ状線材を外径４０mm、内
径３０mmの正方形のＡｇ製パイプ内に整列して配置して
複合ビレットとし、この複合ビレットに圧延加工を施し
て厚さ４mm、幅１８mmの多芯セラミックス超電導線材を
作製した。

【００５１】次に、この多芯セラミックス超電導線材に
実施例２と同様にして加熱処理を施して図１１（Ｂ）に
示す断面形状を有する多芯セラミックス超電導線材を製
造した。

【００５２】このようにして製造した実施例１〜４、比
較例１，２の各々の多芯セラミックス超電導線材につい
て、臨界温度（Ｔｃ）および液体窒素中における臨界電
流密度（Ｊｃ）を通常の測定方法により測定した。その
結果を下記表１に示す。

【００５３】

【表１】 表１より明らかなように、実施例１〜４の多芯セラミッ
クス超電導線材は、ＴｃおよびＪｃが共に高い値のもの
であった。特に、実施例２は内部から冷却が促進されて
いるので優れた超電導特性を示し、実施例３は金属被覆
複合線材集合体を縮径加工しているので、複合線材同士
の密着性が高くなり、冷却効果が高く、優れた超電導特
性を示した。

【００５４】これに対して、比較例１は、個々のセラミ
ックス超電導体層が円形の断面を有するものであるの
で、個々のセラミックス超電導体の密度が低くこれによ
り超電導特性が低く、また比較例２は、個々のセラミッ
クス超電導体層が厚さ方向の熱伝導を阻害するため冷却
効果が低く、いずれもＪｃが低い値であった。

【００５５】実施例５ Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＳｒＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 、ＣｕＯ等の粉末
をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが原子比で２：２：１：２に
なるように配合し混合した後、得られた混合粉を大気中
で８２０℃×５０時間仮焼成し、これを粉砕して平均粒
径５μｍの仮焼成粉を作製した。

【００５６】次に、この仮焼成粉を圧粉成形後ＣＩＰ処
理して、２mm×２mmの棒材となし、次いでこの棒材を、
２mm×２mmの３つの貫通孔を一列に形成した厚さ４mm、
幅１０mmのＡｇ製パイプの貫通孔内に充填して複合ビレ
ットを作製した。次いで、この複合ビレットに押出加工
を施して、一方の円弧部が０．２mm、他方の円弧部が２
mm、幅１０mmの断面が扇形である複合線材を得た。これ
を図４（Ａ）に示す圧延ロールを用いて仕上げた。

【００５７】次いで、得られた複合線材の所望数を、大
きい円弧部側が外側になるようにして配置して複合線材
集合体を形成し、この複合線材集合体の周囲に厚さ０．
２mmのＡｇテープを巻き付けてＡｇ被覆複合線材集合体
を形成した。

【００５８】その後、得られたＡｇ被覆複合線材集合体
に酸素気流中で、８５０℃×５０時間の加熱処理を施し
て図５（Ｄ）に示す断面形状を有する多芯セラミックス
超電導線材を製造した。

【００５９】実施例６ 実施例５で作製した２mm×２mmの棒材を、２mm×２mmの
３つの貫通孔を一列に形成した外径４mmφ、長さ８mmの
Ａｇ製パイプの前記貫通孔内に充填して複合ビレットを
作製した。次いで、この複合ビレットを押出加工した
後、図４（Ｂ）に示す金型を用いてプレスして、一方の
円弧部が０．７mm、他方の円弧部が２mm、幅８mmの断面
が扇形である複合線材を得た。

【００６０】次いで、得られた複合線材の所望数を、大
きい円弧部側が外側になるようにして外径８mm、内径６
mmのＡｇ製パイプ上に配置して複合線材集合体を作製し
た。次いで、この複合線材集合体に厚さ０．２mmのＡｇ
テープを巻き付けてＡｇ被覆複合線材集合体を形成し
た。

【００６１】その後、得られたＡｇ被覆複合線材集合体
に大気中で８２５℃×５０時間の加熱処理を施して図６
（Ｃ）に示す断面形状を有する多芯セラミックス超電導
線材を製造した。

【００６２】実施例７ 実施例５で作製した複合線材集合体の外周に肉厚２mmの
Ａｇ製パイプを被せてＡｇ被覆複合線材集合体となし、
次いで，このＡｇ被覆複合線材集合体にスウェージング
加工を施して外径８mmφの集合線材となし、次いで、こ
の集合線材に酸素気流中で８５０℃×５０時間の加熱処
理を施して図５（Ｈ）に示す断面形状を有する多芯セラ
ミックス超電導線材を製造した。

【００６３】実施例８ Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 、ＣｕＯ
等の原料粉末をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが原子比
で１．６：０．４：２：２：３になるように配合し混合
した後、得られた混合粉を大気中で７５０℃×５０時間
仮焼成し、これを粉砕して得た平均粒径５μｍの仮焼成
粉を用いること以外は実施例６と同様にして図６（Ｃ）
に示す断面形状を有する多芯セラミックス超電導線材を
製造した。

【００６４】比較例３ 実施例５で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ処
理して外径２０mmφの棒材とした。これを外径２０mmφ
の７つの貫通孔が等間隔に形成された外径１００mmφの
Ａｇ製棒材の前記貫通孔に、この棒材をそれぞれ挿入し
て複合ビレットを形成した。この複合ビレットに実施例
５と同様にしてスウェージング加工および加熱処理を施
して図１１（Ａ）に示す断面形状を有する多芯セラミッ
クス超電導線材を製造した。

【００６５】比較例４ 実施例５で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ処
理して１２mmφの棒材となし、この棒材を、外径２０mm
φ、内径１２mmφのＡｇ製パイプ内に充填し、次いで、
これにスウェージング加工および圧延加工を施して外径
１mmφの単芯のセラミックス超電導線材を作製した。次
に、この単芯セラミックス超電導線材の所望数を外径３
４mmφ、内径２６mmφのＡｇ製パイプ内に挿入して複合
ビレットとなし、この複合ビレットに圧延加工を施して
外径２０mmφの多芯のセラミックス超電導線材を作製し
た。

【００６６】次に、この多芯セラミックス超電導線材に
実施例５と同様にして加熱処理を施して図１１（Ｃ）に
示す断面形状を有する、すなわち、その断面において、
金属マトリクス１０内にセラミックス超電導体層１１が
分散している多芯セラミックス超電導線材を製造した。

【００６７】このようにして製造した実施例５〜８、比
較例３，４の各々の多芯セラミックス超電導線材につい
て、臨界温度および液体窒素中にて臨界電流密度を測定
した。その結果を、セラミックス超電導体層の数、すな
わち芯数を併記して表２に示す。

【００６８】

【表２】 表２より明らかなように、実施例５〜８の多芯セラミッ
クス超電導線材は、ＴｃおよびＪｃが共に高い値のもの
であった。特に、実施例６は内部から冷却が促進されて
いるので優れた超電導特性を示し、実施例７は金属被覆
複合線材集合体を縮径加工しているので、複合線材同士
の密着性が高くなり、冷却効果が高く、優れた超電導特
性を示した。

【００６９】これに対して、比較例３は、個々のセラミ
ックス超電導体層が円形の断面を有するものであり、ま
たその数も少数で寸法が大きいので、個々のセラミック
ス超電導体の密度が低く、これにより超電導特性が低
く、また、比較例４は、単芯のセラミックス超電導線材
を金属製パイプ内に１本づつ挿入して多芯化したため、
線材の配列にクロスした部分が生じ、その部分が異常に
変形して、いずれもＪｃが低い値であった。

【００７０】実施例９ Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＳｒＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 、ＣｕＯ等の粉末
をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが原子比で２：２：１：２に
なるように配合し混合した後、得られた混合粉を大気中
で８２０℃×５０時間仮焼成し、これを粉砕して仮焼成
粉を作製した。

【００７１】次に、この仮焼成粉を圧粉成形後ＣＩＰ処
理して、幅１０mm、厚さが種々異なる、すなわち偏平度
が異なる、断面が矩形状の圧粉成形体をそれぞれ所望数
作製した。次に、外径３０mmφのＡｇ製の丸棒材にそれ
ぞれの圧粉成形体と同じ断面形状の貫通孔をその長手方
向が放射状になるようにして形成した。Ａｇ製成形体の
前記貫通孔に前記圧粉成形体をそれぞれ挿入して複合ビ
レットを作製した。なお、Ａｇ製成形体の貫通孔の数
は、複合ビレット毎に貫通孔の総断面積が同一になるよ
うに調整した。

【００７２】次いで、各々の複合ビレットにスウェージ
ング加工を施して、外径２mmφの個々のセラミックス超
電導線材を得た。このセラミックス超電導線材に酸素気
流中で８５０℃×５０時間の加熱処理を施して図１
（Ａ）と同じ断面形状を有する多芯セラミックス超電導
線材を製造した。

【００７３】実施例１０ 実施例９で作製した仮焼成粉を圧粉成形後ＣＩＰ処理し
て、幅が１０mm、厚さが種々異なる、すなわち偏平度が
異なる、断面が矩形状の圧粉成形体をそれぞれ所望数作
製した。次に、外径３０mmφ、内径５mmφのＡｇ製パイ
プにそれぞれの圧粉成形体と同じ断面形状の貫通孔をそ
の長手方向が放射状になるようにして形成し、この貫通
孔に前記圧粉成形体をそれぞれ挿入して複合ビレットを
作製した。なお、貫通孔の数は、複合ビレット毎に貫通
孔の総断面積が同一になるように調整した。

【００７４】次いで、各々の複合ビレットにスウェージ
ング加工を施して、外径１０mmφの多芯セラミックス超
電導線材を得た。この多芯セラミックス超電導線材に酸
素気流中で８５０℃×５０時間の加熱処理を施して図１
（Ｅ）と同じ断面形状を有する多芯セラミックス超電導
線材を製造した。

【００７５】実施例１１ Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 、ＣｕＯ
等の粉末をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが原子比で
１．６：０．４：２：２：３になるように配合し混合し
た後、得られた混合粉を大気中で７５０℃×５０時間仮
焼成し、これを粉砕して得た平均粒径５μｍの仮焼成粉
を用いること以外は実施例１０と同様にして図１（Ｅ）
に示す断面形状を有する多芯セラミックス超電導線材を
製造した。

【００７６】比較例５ 実施例９で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ処
理して５mmφの棒材とした。外径５mmφの７つの貫通孔
が等間隔に形成された外径２５mmφのＡｇ製棒材の貫通
孔に、この棒材をそれぞれ挿入して複合ビレットを形成
した。この複合ビレットに実施例９と同様にしてスウェ
ージング加工および加熱処理を施して図１１（Ａ）に示
す断面形状を有する外径２mmの多芯セラミックス超電導
線材を製造した。

【００７７】比較例６ 実施例１０で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ
処理して１２mmφの棒材となし、この棒材を、外径２０
mm、内径１２mmのＡｇ製パイプ内に充填し、次いで、こ
れにスウェージング加工および圧延加工を施して幅５m
m、厚さ０．２mmの断面が矩形のテープ状線材を形成し
た。

【００７８】次に、このテープ状線材を外径４０mm、内
径３０mmの正方形のＡｇ製パイプ内に整列して配置して
複合ビレットとし、この複合ビレットに圧延加工を施し
て厚さ１mm、幅３mmの多芯セラミックス超電導線材を作
製した。

【００７９】次に、この多芯セラミックス超電導線材に
実施例１０と同様にして加熱処理を施して図１１（Ｂ）
に示す断面形状を有する多芯セラミックス超電導線材を
製造した。

【００８０】このようにして製造した実施例９〜１１、
比較例５，６の各々の多芯セラミックス超電導線材につ
いて、臨界温度（Ｔｃ）および液体窒素中における臨界
電流密度（Ｊｃ）を通常の測定方法により測定した。そ
の結果を下記表３に示す。

【００８１】

【表３】 表３から明らかなように、実施例９〜１１の多芯セラミ
ックス超電導線材は、ＴｃおよびＪｃが共に高い値のも
のであった。

【００８２】これに対して、比較例５は、個々のセラミ
ックス超電導体層が円形の断面を有するものであり、セ
ラミックス超電導体の結晶のＣ軸配向性が悪かった。ま
た、比較例６は、個々のセラミックス超電導体層が厚さ
方向の熱伝導を阻害するため冷却効果が低く、Ｊｃが低
い値であった。

【００８３】実施例１２ Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＢａＣＯ₃ 、ＣｕＯ等の粉末をＹ：Ｂａ：Ｃ
ｕが原子比で１：２：３になるように配合し混合した
後、得られた混合粉を大気中で９００℃×１００時間仮
焼成し、これを粉砕して平均粒径５μｍの仮焼成粉を作
製した。

【００８４】次に、この仮焼成粉を圧粉成形後ＣＩＰ処
理して、幅１０mm、厚さが種々異なる、すなわち偏平度
が異なる、断面が矩形状の圧粉成形体をそれぞれ所望数
作製した。次に、外径３０mmφのＡｇ製の丸棒材にそれ
ぞれの圧粉成形体と同じ断面形状の貫通孔をその長手方
向が断面中心に対して放射状になるようにして形成し
た。Ａｇ製成形体の前記貫通孔に前記圧粉成形体をそれ
ぞれ挿入して複合ビレットを作製した。なお、Ａｇ製成
形体の貫通孔の数は、複合ビレット毎に貫通孔の総断面
積が同一になるように調整した。

【００８５】次いで、各々の複合ビレットにスウェージ
ング加工を施して、外径５mmφに仕上げ、さらに引抜き
加工を行って外径２mmφの多芯セラミックス超電導線材
を得た。このセラミックス超電導線材に酸素気流中で９
２０℃×２０時間の加熱処理を施して図１（Ａ）と同じ
断面形状を有する多芯セラミックス超電導線材を製造し
た。

【００８６】実施例１３ Ｔｌ₂ Ｏ₃ 、ＢａＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 、ＣｕＯ等の粉末
をＴｌ：Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕが原子比で２：２：２：３に
なるように配合し混合した後、得られた混合粉を酸素気
流中で７５０℃×２０時間仮焼成し、これを粉砕して得
た平均粒径５μｍの仮焼成粉を用いること以外は実施例
１２と同様にして図１（Ａ）に示す断面形状を有する多
芯セラミックス超電導線材を製造した。また、この場合
の熱処理温度は８５０℃×５０時間とした。

【００８７】比較例７ 実施例１２で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ
処理して５mmφの棒材とした。外径５mmφの７つの貫通
孔が等間隔に形成された外径２５mmφのＡｇ製棒材の貫
通孔に、この棒材をそれぞれ挿入して複合ビレットを形
成した。この複合ビレットに実施例１２と同様にしてス
ウェージング加工および加熱処理を施して図１１（Ａ）
に示す断面形状を有する外径２mmの多芯セラミックス超
電導線材を製造した。

【００８８】比較例８ 実施例１３で作製した仮焼成粉を圧粉成形およびＣＩＰ
処理して５mmφの棒材とした。外径５mmφの７つの貫通
孔が等間隔に形成された外径２５mmφのＡｇ製棒材の貫
通孔に、この棒材をそれぞれ挿入して複合ビレットを形
成した。この複合ビレットに実施例１２と同様にしてス
ウェージング加工および加熱処理を施して図１１（Ａ）
に示す断面形状を有する外径２mmの多芯セラミックス超
電導線材を製造した。

【００８９】このようにして製造した実施例１２，１
３、比較例７，８の各々の多芯セラミックス超電導線材
について、臨界温度（Ｔｃ）および液体窒素中における
臨界電流密度（Ｊｃ）を通常の測定方法により測定し
た。その結果を下記表４に示す。

【００９０】

【表４】 表４から明らかなように、実施例１２，１３の多芯セラ
ミックス超電導線材は、ＴｃおよびＪｃが共に高い値の
ものであった。

【００９１】これに対して、比較例７，８は、個々のセ
ラミックス超電導体層が円形の断面を有するものであ
り、セラミックス超電導体の結晶のＣ軸配向性が悪かっ
た。

【００９２】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の多芯セラミッ
クス超電導線材は、Ｃ軸配向性が良く、セラミックス超
電導体層が交差することがないので、優れた超電導特性
を発揮できるものである。また、本発明の多芯セラミッ
クス超電導線材の製造方法は、優れた超電導特性を発揮
できる多芯セラミックス超電導線材を効率よく得ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の多芯セラミックス超
電導線材の断面を示す説明図。

【図２】（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の多芯セラミックス超
電導線材の製造方法の一例を説明するための図。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の多芯セラミックス超
電導線材の製造方法の他の例を説明するための図。

【図４】（Ａ），（Ｂ）は本発明において複合線材に縮
径加工を施す際に使用される装置を説明するための図。

【図５】（Ａ）〜（Ｈ）は本発明の多芯セラミックス超
電導線材の製造方法の他の例を説明するための図。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の多芯セラミックス超
電導線材の製造方法の他の例を説明するための図。

【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明において複合ビレット
を作製する方法を説明するための図。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は本発明において使用される金
属製板状体を示す図。

【図９】（Ａ），（Ｂ）は本発明において使用される金
属製板状体を示す図。

【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の多芯セラミックス
超電導線材の製造方法の他の例を説明するための図。

【図１１】（Ａ）〜（Ｂ）は従来の多芯セラミックス超
電導線材の断面を示す説明図。

【符号の説明】

３，４，６，７…多芯セラミックス超電導線材、２０，
２３，２５…金属マトリクス、２１，２２，３８、４
５，６９，７６…セラミックス超電導体層、２４，４
６，５１，７７…孔部、２６…セラミックス超電導体層
群、３０，４１，６６，７２…金属製パイプ、３１，６
２，８２，１１２…原料物質、３２，６３，１１３…複
合ビレット、３３，４０，６４，７１，９２，１０２，
１１４…複合線材、３３ａ，６４ａ…円弧部、３４，４
２，６５，７３…複合線材集合体、３５，４３，７４…
被覆用金属製パイプ、３６，４４，６７，７５…金属被
覆複合線材集合体、３７，６８…集合線材、５０…圧延
ロール、５２…金型、６０，７０，９０，１００，１１
１…貫通孔、６１，８１，９１，１０１…金属製板状
体、８０…溝、１１０…金属棒状体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 靖三 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属マトリクスと、前記金属マトリクス
   内に、その断面において、その長い方の幅方向が断面中
   心に向くように放射状に配置された複数の断面偏平なセ
   ラミックス超電導体層を単層または複数層具備すること
   を特徴とする多芯セラミックス超電導線材。
2. 【請求項２】 断面中心に向かって放射方向に複数列配
   置された断面偏平なセラミックス超電導体層の各層が、
   非直線的に配列されていることを特徴とする請求項１記
   載の多芯セラミックス超電導線材。
3. 【請求項３】 線材の断面中心に長手方向に貫通した空
   孔を具備していることを特徴とする請求項１記載の多芯
   セラミックス超電導線材。
4. 【請求項４】 所望数の貫通孔を有する金属部材の前記
   貫通孔内にセラミックス超電導体の原料物質を充填して
   複合ビレットを作製する工程、前記複合ビレットに縮径
   加工を施して断面が偏平である複合線材を作製する工
   程、前記複合線材を集合させて複合線材集合体を形成す
   る工程、前記複合線材集合体に金属材料を被覆して金属
   被覆複合線材集合体を作製する工程、並びに前記金属被
   覆複合線材集合体に所定の加熱処理を施して前記原料物
   質をセラミックス超電導体にする工程を具備することを
   特徴とする多芯セラミックス超電導線材の製造方法。